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供电系统分析和应用

摘要:空管五类关键设备要求极高的设备完好率和正常率,供电设备更是被列入一类保障,负载要求UPS供电输出必须做到万无一失。采用双总线的UPS并机冗余系统供电后,航管中心的各类设备均处于稳定供电网络的后级或末端,双总线结构下,结合空管系统重要设备配置应急小型UPS的要求,即可轻易实现设备运行高稳定供电保障。

关键词:UPS;并机;冗余;双总线;“1+1”;STS

近年来,民航空管流量的不断上升,供电系统作为空管五类关键设备之一,其重要性逐渐凸显出来。空管供电保障要求高,不能容忍任何环节出现纰漏,几秒钟停电都可能给飞行安全带来巨大的威胁。空管五类关键设备要求极高的设备完好率和正常率,供电设备更是被列入一类保障,负载要求UPS供电输出必须做到万无一失。使用单机供电始终存在单点故障风险,几乎无可能达到空管的供电要求,因此,并机冗余供电手段是唯一选项。在空管的航管中心,单套并机冗余系统不足以达到高效、稳态的电能要求。并机冗余系统退网维修,蓄电池更新,厂家巡检等情况需要下线退网,供电输出中断,业务只能通过备用或应急电源进行保障,而分散式供电会使运行保障质量下降,打破空管主备应急供电三层保障措施,设备保障高稳定性要求无法达到。因此,为航管中心配置高冗余高容错双总线的UPS并机冗余供电系统就非常必要,在单套并机冗余系统退网下线还是偶发故障时,航管中心供电系统依然确保运行在主备应急的高可靠运行的供电模式,方能是整个航管中心设备高效、稳定运行。

1UPS并机冗余供电

空管在用并机冗余方式供电一般由两台完全一致的UPS并接至输出并机柜,负载均分的同步供电方式。并机冗余系统单台UPS故障时,其自动退网下线,负载自动转移到另外一台运行正常的UPS上,并机系统供电输出不中断。故障UPS恢复正常后,系统无需停机,可单机直接并入冗余系统,恢复负载共承状态。目前,空管在用的UPS并机冗余不间断电源供电一般由逆变支路、静态旁路、维修旁路、电池组、控制电路等组成,其并机冗余系统的结构如图1所示。系统相对单机UPS稳定性和可靠性已经明显提升,单台UPS下线维护也比较方便。图1单套UPS并机冗余系统结构图系统仍然存在功能性缺陷,航管中心多套UPS并机系统并用。当老旧UPS并机系统退网检修或升级改造时,要实现新旧系统的无缝割接,负载全部“搬移”至新系统上就非常困难。如何实现负载供电无缝对接以及供电同步都是难题,出现操作失误,都可能出现输出供电中断,给管制指挥造成重大影响。因此,多套并机冗余UPS系统并行的情况是潜在供电隐患的,负载不关机下线,就无法进行后级供电优化。基于航管中心的重要性,应采用能实现多套新老UPS并机冗余摘要:空管五类关键设备要求极高的设备完好率和正常率,供电设备更是被列入一类保障,负载要求UPS供电输出必须做到万系统供电协同并行的供电方式,目前一种有效可靠的方案就是配置基于UPS并机冗余的双总线供配电系统。

2UPS并机冗余双总线供电

双总线结构的UPS并机冗余系统,由以下组成:两套并机冗余式UPS系统,高压变电输入柜,母联柜,同步跟踪控制LBS,自动切换开关ATS,静态转换开关STS,低压配电输入柜,配电箱,发电机组等。如图2所示。无论UPS-A或是UPS-B故障还是退网维修,总能无缝地由另一套并机冗余系统完全承载负载供电。在STS和LBS联动控制下,两套系统协同运行,并线输出,协调同步,供电稳定性、可靠性和容错性均非常高。该系统解决了单套或多套UPS并机冗余系统存在的问题。首先,两套并机冗余系统不仅形成了差错互补、并行协同的供电方式,也消除了单套系统存在的单点故障问题,单套并机系统可完全退网检修,电池更新等工作变得非常简单,易实现。其次,双总线提供了一种扩容、电源更新升级的新思路。在当前空管设备不断新增扩容的背景下,新增一套或者多套并机冗余系统非常方便,只需独立安装好单套系统后,直接接入总线结构即可,为后期航管中心发展壮大提供良好的条件。

3并机冗余双总线结构供电的应用

笔者所在空管中心已建设了基于UPS并机冗余的双总线供电系统,由独立的并机冗余UPS“1+1”组成,运行稳定。其结构图如图3所示。当任何其中一套UPS并机冗余系统发生供电中断时,仍有另一套并机冗余系统可以正常工作,不会对空管业务造成影响;一些不重要的负载,采用小型STS。从图3可以看出,双总线UPS并机冗余系统供电后,航管中心的各类设备均处于稳定供电网络的后级或末端,双总线结构下,结合空管系统重要设备配置应急小型UPS的要求,即可轻易实现设备运行高稳定供电保障。同时,采用此种供电结构,其实际应用的投资成本并不是几何成倍增加。据实际核算,即使是电源的负载达到了100%的程度,也仅仅是增加了25%左右的投资成本,而增加不到三成的设备投入,就能取得负载100%的运行保障,对于空管基础设备建设来说是相当划算的。此种供电模式在笔者所在的中南空管局所属分局站已经得到广泛应用,取得良好的效果。

4结束语

通过分析我们得出以下结论:基于UPS并机冗余式的双总线供电系统是一种可靠性高、扩容性强、容错功能好的供配电方案,完全满足空管系统安全第一,稳定高效的设备运行保障要求。本供配电方案可为计划开展供配电改造的类似单位提供参考,并进一步推广应用。

作者:邱伟杰 单位:中国民用航空湛江空中交通管理站

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